【培优练习】《第三节 材料的开发和利用》（物理沪科九年级全一册）.docx

第三节 材料的开发和利用培优练习 一、单选题1. 石墨烯（Graphene）是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/mK，高于碳纳米管和金刚石；电阻比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料那么，石墨烯材料不适合用来做成（）A. 精密仪器中的导线B. 电暖气中的发热元件C. 手机的屏幕保护层D. 房间的玻璃二、多选题2. 当温度降到很低时，某些金属导题如铝在-271.76以下，铅在-265.95以下时，电阻就变成了零，这种现象称为超导现象假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是（）A. 白炽灯仍能发光且更省电B. 电动机仍能转动且效率更高C. 电饭锅仍能煮饭且效率更高D. 输电线仍能导电且更减少电损耗三、计算题3. 如果我们找到了在常温下具有超导特性的导体，设想，我们现在的生活将会发生什么变化？四、综合题4. 超导材料自1911年起，人类和超导现象偶遇；今天超导已经进入现实应用，如图1所示为昆明普吉变电站35kV/2kA超导电缆照片。1933年，迈斯纳和奥克森尔德两位科学家发现，如果把超导材料放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，外加磁场也无法进入超导体内，形象地来说，就是磁感线将从超导体内被排出，不能通过超导体，这种抗磁性现象称为“迈斯纳效应“。根据临近温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。但这里所说的”高温“只是相对的，其实仍然远低于冰点0，对常温而言仍是极低的温度。高温超导材料的用途非常广阔，由于其具有零电阻和抗磁性，用途大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电磁学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即超导发电、输电和储能等；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆。请回答下列问题：（1）许多金属和合金具有在低温下会失去电阻的特性，这种现象称为_现象，低到能发生这一现象时的温度称为_温度。（2）超导体_（选填”可以“或”不可以“）用来制作电热毯。（3）如图所示，在甲、乙两图中能表示”迈斯纳效应“的是_图。（4）高温超导材料的超导电性可以应用于_（举出1例）。五、实验探究题5. 阅读下面有关二极管和发光二极管的短文，并解决相关问题：（一）电子线路中有一种常用的器材叫二极管，在电路图中的符号为。它在电路中的作用是：当电流从“+”极端流入时，二极管对电流的阻碍作用很小，相当于一个阻值很小的电阻，此时二极管可视为一段导线；当电流从“”极端流入时，二极管相当于一个阻值很大的电阻，使电流几乎不能通过它，即电流几乎为零，此时二极管可视为绝缘体。（二）发光二极管简称LED，是人类继爱迪生发明白炽灯之后最伟大的发明之一，它是一种新型节能、环保的光源产品，其电光的转化效率很高。目前正在积极推广使用。 （1）在图甲所示电路中，当闭合开关S后，能亮的灯是_。（2）某同学按照图乙所示电路图连接了电路，电路中两个电源两端电压均为6V不变，当S接a端时，电压表的示数为_V；当S接b端时，电压表的示数为_V。（3）图丙是小明设计的判断电源正负极的电路图，闭合开关S后，小灯泡发光，则A端是电源的_极。（选填“正”或“负”）答案和解析1.【答案】B【解析】解：A、石墨烯是纳米材料，且电阻比铜或银更低，具有良好的导电性，适合做精密仪器中的导线，故A不符合题意； B、石墨烯的电阻率太小，不适合做电暖气中的发热元件，故B符合题意； C、石墨烯是世上最薄、最坚硬的纳米材料，几乎是完全透明，适合做手机的屏幕保护层，故C不符合题意； D、石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光因此具有良好的透光性，以适合做房间的玻璃，故D不符合题意 故答案为：B 根据石墨烯这种纳米材料超薄、超硬、透明、导电、导热性能良好的特性，我们就能知道它的用途 本题考查从题目中提取有用信息的能力，解题时一定要从题目中给出的石墨烯的特性入手，比如：石墨烯是最薄、最坚硬、透明、电阻率小等分析判断，此题是一道关心科技发展的一道较简单的基础题2.【答案】BD【解析】解：AC、白炽灯灯丝、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，白炽灯不能发光，电饭锅不能煮饭，电熨斗不能熨衣服，故AC错误 B、导体有电阻时，电动机工作，电能转化为机械能和内能，假设导体没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好，故B正确； D、用超导体做输电导线，可以减小由电能到内能的损耗，提高传输效率，故D正确 故选：BD 假设导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，利用电流的热效应工作的家用电器将不能工作 假设导体没有电阻，利用电流热效应工作的电器都不能工作，利用电流的磁效应和效应工作的用电器不受影响3.【答案】解：有电流流过超导体时，不会产生热量，当人们不需要电热时，可以使用这种超导体。故参考答案为：用超导材料制成输电线，导线不会因为发热而损耗电能；我们不必再用高压输电，同时输电线也不必像现在这样粗。（其他合理即可）【解析】有些材料在温度降低到一定程度时，其电阻会变成零，这种材料叫超导材料。电流流过超导体时不会发热。超导体利用在人们不需要电热的地方，如导线、电动机；人们需要电热的地方不能用超导体，如电热器。4.【答案】超导；临界；不可以；乙；远距离输电【解析】解： （1）某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象。发生超导现象时的温度叫“临界温度”； （2）电热器是根据电流的热效应制成的，超导体的电阻为零，电热器不能工作； （3）有材料知如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，外加磁场也无法进入超导体内，形象地来说，就是磁感线将从超导体中被排出，不能通过超导体，这种抗磁性现象称为“迈斯纳效应”，所以应该为乙图； （4）超导材料的特点就是在温度很低时电阻为零，当电阻为零时用超导材料传输电能可以减少电能损耗，用作输电导线。 故答案为：（1）超导；临界；（2）不可以；（3）乙；（4）远距离输电。（1）某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象。发生超导现象时的温度叫”临界温度”； （2）电热器是根据电流的热效应制成的，超导体的电阻为零，电热器不能工作； （3）1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，外加磁场也无法进入超导体内，形象地来说，就是磁感线将从超导体中被排出，不能通过超导体，这种抗磁性现象称为“迈斯纳效应”；。 （4）超导体的电阻为零，也就避免了电能的损耗，适合做输电线路。本题主要考查学生对超导现象以及超导材料应用的了解和掌握，超导体的电阻为零，不会放热，所以电能无法转化为内能，可以用于远距离输电。5.【答案】（1）L2（2）6 0（3）正【解析】【分析】要解答此题需掌握半导体二极管的单向导电性、和电路中的电流方向以及电压表在电路中作用，当所测电路断路，电压表与电路串联。此题通过实际电路来分析二极管的单向导电性，同时要注意电压表在电路断路时的作用。【解答】（1）由图知，电源正极在右边，而半导体二极管中“小三角”相当于正极、“竖线”相当于负极，当电流从“+”极端流入时，电路能形成通路当电流从“-”极端流入时，电流不能通过。L2所在支路中的二极管和电源正极方向相同，能通过电流，而L1所在支路中的二极管与电源方向相反，电流不能通过因此L2会亮L1不亮；（2）当S接a时，电源正极